基于高速超微型C8051F300单片机的CCD驱动电路设计

  • 文章关键词:
  • 1 常用的CCD驱动时序产生方法

      CCD厂家众多,型号各异,其驱动时序的产生方法也多种多样,一般有以下4种:

      (1)数字电路驱动方法

      这种方法是利用数字门电路及时序电路直接构建驱动时序电路,其核心是一个时钟发生器和几路时钟分频器,各分频器对同一时钟进行分频以产生所需的各路脉冲。该方法的特点是可以获得稳定的高速驱动脉冲,但逻辑设计和调试比较复杂,所用集成芯片较多,无法在线调整驱动频率。

      (2)EPROM驱动方法

      这种驱动电路一般在EPROM中事先存放所有的CCD时序信号数据,并由计数电路产生EPROM的地址使之输出相应的驱动时序。该方法结构相对简单、运行可靠,但仍需地址产生硬件电路,所需EPR0M容量较大,同样也无法在 
    线调整驱动频率。

      (3)微处理器驱动方法

      这种方法利用单片机或DSP通过程序直接在I/O口上输出所需的各路驱动脉冲,硬件简单、调试方便、可在线调整驱动频率。但由于是依靠程序来产生时序,如果程序设计不合理,会造成时序不均匀;而且往往会造成微处理器资源浪费;通常驱动频率不高,除非采用高速微处理器。

      (4)可编程逻辑器件驱动方法

      这种设计方法就是利用CPLD、FPGA等可编程逻辑器件来产生时序驱动信号,硬件简单、调试方便、可靠性好,而且可以得到较高的驱动频率。同样也可在线调整驱动频率。电路设计完成以后,如果想更改驱动时序,只需将器件内部逻辑重新编程即可。

      以上4类方法中目前常用的是微处理器驱动方法(通常又称为“软件驱动”法)和可编程逻辑器件驱动方法(又称“硬件驱动”法)。由于在CCD应用系统中,一般都要用到微处理器,所以若采用“软件驱动”法,则无需增加硬件,在电路结构上最为简单,系统成本也最低,因此,只要能克服其驱动频率低、资源浪费多、时序不均匀等缺点,无疑是一种理想的驱动方法。本文结合Toshiba公司的TCDl206线阵CCD,介绍如何利用C8051F300来产生其要求的驱动时序。

      2 硬件设计

      如图1所示,虚线框内的电路构成CCD驱动处理板。安装在CCD相机内部。系统处理器采用美国Silabs公司推出的超微型高速8位单片机C8051F300,CCD采用Toshiba公司的高灵敏度线阵CCD图像传感器芯片TCDl206,双电压供电的总线驱动器LVC4245解决了单片机(3.3V)和CCD(5V)二者之间的电平匹配。CCD驱动脉冲由C8051F300提供,其像素输出电压经高速运放AD8031处理,由U0引脚引到外部,同时向外部提供像素同步信号PS和行同步信号FS(由PO.6、P0.7经LVT245总线驱动器所得)。

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